Un método no invasivo para medir el azúcar en sangre podría sustituir las pruebas dactilares para la diabetes

Un método no invasivo para medir el azúcar en sangre podría sustituir las pruebas dactilares para la diabetes

Un método no invasivo para medir los niveles de azúcar en sangre desarrollado en el MIT podría evitar que los pacientes con diabetes tengan que pincharse los dedos varias veces.

El equipo del MIT utilizó espectroscopía Raman, una técnica que revela la composición química de los tejidos irradiándolos con luz visible o infrarroja cercana, para desarrollar un dispositivo del tamaño de una caja de zapatos que puede medir los niveles de azúcar en sangre sin agujas.

Cuando lo probaron en un voluntario sano, los investigadores descubrieron que las mediciones de su dispositivo eran similares a las obtenidas con sensores comerciales de monitoreo continuo de glucosa, que requieren la implantación de un cable debajo de la piel. Si bien el dispositivo presentado en este estudio es demasiado grande para usarse como sensor portátil, desde entonces los investigadores han desarrollado una versión portátil que ahora están probando en un pequeño ensayo clínico.

Durante mucho tiempo, la punción en el dedo fue el método estándar para medir el azúcar en sangre, pero nadie quiere pincharse el dedo todos los días, varias veces al día. Por supuesto, muchos diabéticos no miden adecuadamente sus niveles de azúcar en sangre, lo que puede provocar complicaciones graves. Si podemos producir un monitor de glucosa no invasivo con alta precisión, casi todos los pacientes diabéticos se beneficiarán de esta nueva tecnología”.

Jeon Woong Kang, investigador del MIT y autor principal del estudio

La investigadora postdoctoral del MIT Arianna Bresci es la autora principal del nuevo estudio, que aparece hoy en la revista.química analítica. Otros autores incluyen a Peter So, director del Centro de Investigación Biomédica Láser del MIT (LBRC) y profesor de bioingeniería e ingeniería mecánica del MIT, y Youngkyu Kim y Miyeon Jue de Apollon Inc., una empresa de biotecnología con sede en Corea del Sur.

Medición de glucosa no invasiva

Si bien la mayoría de los pacientes con diabetes miden sus niveles de azúcar en sangre extrayendo sangre y analizándola con un glucómetro, algunos usan monitores portátiles cuyo sensor se inserta justo debajo de la piel. Estos sensores proporcionan mediciones continuas de glucosa del líquido intersticial, pero pueden causar irritación de la piel y deben reemplazarse cada 10 a 15 días.

Con la esperanza de desarrollar monitores de glucosa portátiles que sean más cómodos para los pacientes, los investigadores del LBRC del MIT han buscado sensores no invasivos basados ​​en la espectroscopia Raman. Este tipo de espectroscopia revela la composición química de tejidos o células analizando cómo se dispersa o desvía la luz del infrarrojo cercano cuando incide en diferentes tipos de moléculas.

En 2010, investigadores del LBRC demostraron que podían calcular los niveles de glucosa indirectamente, basándose en una comparación entre las señales Raman del líquido intersticial que recubre las células de la piel y una medición de referencia de los niveles de glucosa en sangre. Si bien este método produjo lecturas confiables, no fue práctico para transferirlas a un medidor de glucosa.

Recientemente, los investigadores informaron de un gran avance que les permitió medir las señales Raman de glucosa directamente desde la piel. Normalmente, esta señal de glucosa es demasiado pequeña para distinguirla de todas las demás señales producidas por las moléculas del tejido. El equipo del MIT encontró una manera de filtrar gran parte de la señal no deseada al iluminar la piel con luz infrarroja cercana en un ángulo diferente, desde donde recogió la señal Raman resultante.

Los investigadores tomaron estas medidas utilizando dispositivos del tamaño de una impresora de escritorio y desde entonces han estado trabajando para reducir aún más el tamaño del dispositivo.

En su nuevo estudio, pudieron desarrollar un dispositivo más pequeño analizando solo tres bandas (regiones espectrales que corresponden a características moleculares específicas) en el espectro Raman.

Normalmente, un espectro Raman puede contener alrededor de 1000 bandas. Sin embargo, el equipo del MIT descubrió que podían determinar los niveles de glucosa en sangre midiendo sólo tres bandas: una de glucosa más dos mediciones de fondo. Este enfoque permitió a los investigadores reducir la cantidad y el costo del equipo necesario y realizar la medición utilizando un dispositivo económico del tamaño de una caja de zapatos.

“Al renunciar a capturar todo el espectro, que contiene mucha información redundante, nos limitamos a tres bandas seleccionadas de un total de aproximadamente 1.000”, afirma Bresci. "Este nuevo enfoque nos permite modificar los componentes comúnmente utilizados en dispositivos basados ​​en Raman, ahorrando espacio, tiempo y costos".

Hacia un sensor portátil

En un ensayo clínico realizado en el Centro de Investigación de Traducción Clínica (CCTR) del MIT, los investigadores utilizaron el nuevo dispositivo para tomar medidas en un voluntario sano durante un período de cuatro horas. Cuando el sujeto colocó su brazo sobre el dispositivo, un haz de infrarrojo cercano brilló a través de una pequeña ventana de vidrio sobre la piel para tomar la medida.

Cada medición dura poco más de 30 segundos y los investigadores tomaron una nueva medición cada cinco minutos.

Durante el estudio, el sujeto consumió dos bebidas con glucosa de 75 gramos, lo que permitió a los investigadores controlar cambios significativos en las concentraciones de azúcar en sangre. Descubrieron que el dispositivo basado en Raman tenía una precisión similar a la de dos monitores de glucosa invasivos disponibles comercialmente que llevaba el sujeto.

Desde que completaron este estudio, los investigadores han desarrollado un prototipo más pequeño, aproximadamente del tamaño de un iPhone, que actualmente están probando en el MIT CCTR como un monitor portátil en voluntarios sanos y prediabéticos. El año que viene, planean realizar un estudio más amplio con personas con diabetes en colaboración con un hospital local.

Los investigadores también están trabajando para hacer el dispositivo aún más pequeño, aproximadamente del tamaño de un reloj. Además, están buscando formas de garantizar que el dispositivo pueda obtener lecturas precisas de personas con diferentes tonos de piel.

La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, la Agencia Coreana de Promoción de Tecnología e Información para Pymes y Apollon Inc.

Fuentes: